С чего начинается круговорот воды в природе. Как происходит круговорот воды в природе: схема гидрологического цикла

Привет друзья! Сегодня я подготовила для Вас информацию о том, как происходит круговорот воды в природе.

Мировые запасы воды являются неизменными, но, не смотря на это, постоянно происходит перераспределение воды. Круговорот воды происходит под влиянием солнечной радиации, которая стимулирует испарение воды.

Растворенные в ней минеральные вещества при этом оседают. Свой путь молекула воды начинает в гидрологическом цикле, когда она получает немного больше тепловой энергии, в сравнении с соседними молекулами, и, преодолев поверхностное тяготение жидкости, превращается в молекулу пара.

В Северном полушарии циркуляция атмосферы (более подробно о циркуляции атмосферы ), в целом направлена с запада на восток. Внутри воздушной массы происходит вертикальное движение воздуха, которое, прежде всего, вызвано его нагреванием при контакте с более теплой поверхностью суши или океана (о том что такое океан можете ).

Отдельная доля воздуха, которая нагрета таким вот образом, расширяется, становится менее плотной, чем те доли, которые находятся непосредственно выше от нее, и направляется вверх.

Но, согласно известным физическим законам, расширение происходит за счет запаса тепла. Поэтому, эта доля воздуха, поднимаясь охлаждается, пока температура не понизится до такой степени, что влага уже не сможет оставаться в газообразном состоянии и не произойдет конденсация пара.

Крошечные капельки воды, которые зависли в атмосфере (подробнее об атмосфере ), образуют облака (более подробно о том как образуются облака ). Эти капельки, при определенных условиях, сливаются вокруг ядер конденсации (частичек пыли или кристалликов льда), а когда они достигают веса, которого достаточно для того, чтобы преодолеть сопротивление воздуха, падают на землю в виде града, снега или дождя.

Когда доля воды вместе с подземным или наземным стоком попадает снова в океан, это означает, что она совершила полный круговорот в природе.

Атмосферная влажность – это активный участник водообмена. При собственном постоянном объеме 13 тыс. км 3 , за год она образует 525 тыс. км 3 осадков, которые выпадают на поверхность Земли.

Каждые 10 суток происходит смена всего объема атмосферной влажности. Глубинные подземные воды медленнее всего обновляются – в среднем за 5000 лет

Между собой связанны все этапы круговорота воды, и нарушение этого процесса может привести к катастрофическим последствиям.

Дорогие читатели, иными словами круговорот воды в природе — это когда вода испаряется, потом выпадает на землю в виде осадков (подробнее об осадках ), а после попадает в воду (океан, река...) и т. д. Этот цикл является непрерывным. Для наглядности смотрите схему на картинке. И не забывайте, что скоро уже новые посты, подписывайтесь на обновления блога, и будьте всегда в курсе новых постов 😉

В биосфере Земли водяные массы постоянно перемещаются, образуя замкнутый цикл. Данный процесс получил название круговорот воды в природе, схема которого часто встречается в учебниках по естествознанию. Если вам необходимо написать доклад на тему «Гидрологический цикл в природе», то данный материал будет вам полезен, поможет глубже познать природу и ее свойства.

Вконтакте

Основные понятия

Гидрологический цикл – это процесс регулярного перемещения жидкости в мировом пространстве, а его изучение позволило понять механизм действия: энергия воздействует на поверхность земли и океана, влага, нагреваясь, преобразуется в пар, молекулы которого поднимаются в атмосферу и концентрируются в виде облаков. Попадая в зоны с холодной температурой, молекулы конденсируются и выпадают вниз в виде осадков . Так под влиянием солнечной энергии и охлаждения процесс бесконечно повторяется.

Главные этапы и процессы

Как происходит круговорот воды в природе? Полный гидрологический цикл включает в себя несколько важных этапов:

испарение;
конденсация пара в атмосферных слоях;
выпадение его же в виде осадков на землю;
фильтрация через почву;
попадание жидкости в подземные потоки;
всасывание растениями жидкости из почвы;
участие в биохимических реакциях живых организмов.

Этапы круговорота иногда сводятся к минимуму:

вода испаряется;
концентрируется в атмосферных слоях;
выпадает в виде жидкой, твердой или парообразной субстанции.

Такой круговорот часто бывает над поверхностью большого водоема, например, океана. Гидрологический цикл кругообразный – это означает, что все этапы постоянно повторяются, обеспечивая таким образом непрерывное движение жидкости в природе.

Для него также характерны следующие процессы:

осадки – это выпадение воды на землю в виде дождя, снега, града и тумана;
перехват осадков – это процесс выпадения осадков не в почву или водоемы, а на деревья и другие растения. Такая влага сразу испаряется, не попадая в почву;
сток – это способ, с помощью которого вода передвигается по земле;
инфильтрация – это попадание жидкости внутрь почвы и ее фильтрация;
подземные потоки — это потоки под землей, которые располагаются в зоне аэрации;
испарения воды – это переход молекул из жидкого состояния в парообразное;
сублимация — переход молекул из твердого состояния в парообразное;
отложение – переход молекул из парообразного состояния в твердое;
адвекция – это перемещение водяных молекул (в любом состоянии) сквозь ;
конденсация – формирование пара в тучи и облака;
испарение – перемещение паров под воздействием солнечной энергии из почвы и растений в атмосферу;
просачивание – перемещение воды сквозь почву под действием .

Гидрологический цикл – это сложный процесс, который занимает от нескольких суток до нескольких лет. Океан полностью обновляется за 3200 лет – это значит, что вся вода в нем испаряется и возвращается обратно за тот же срок.

Интересно! Если всю воду, которая ежегодно испаряется, распределить равномерным слоем по всей поверхности , получится слой толщиной в метр!

Гидрологический цикл

Разновидности циклов

Ученые разделяют гидрологический цикл на несколько типов, по их масштабу и территории. Существует 5 основных типов:

Мировой круговорот воды – жидкость из океанов испаряется и выпадает в форме осадков над материковой сушей, а позже с помощью рек и стоков возвращается в океан;
Малый – жидкость с поверхности моря, испарившаяся под действием солнца, возвращается обратно осадками;
Внутриконтинентальный цикл — происходит только над сушей;
Геологический цикл осуществляется внутри суши, когда океан сообщается с подземными потоками;
Глобальный –открытый, включающий в себя все типы круговоротов.

Как происходит круговорот воды в природе и каковы особенности каждого цикла. Это уникальное природное явление, благодаря которому все живое на Земле имеет доступ к питательным веществам.

Интересно! За год с поверхности Земли испаряется до 520 000 жидкости и выпадает обратно в виде осадков.

Мировой круговорот в природе

Значение

Почему знать гидрологический цикл и его принципы действия действительно важно? Значение круговорота в природе сложно недооценить, потому что он:

является связующим звеном для всей гидросферы;
жизненно важные вещества все время перемещаются по Земле, достигая нужных мест, питают почву, растения и микроорганизмы;
очищает и фильтрует мировой океан;
регулирует климат.

Нерациональное использование воды может привести к нарушению гидрологического цикла и стать причиной возникновения непоправимых последствий для всей Земли и ее жителей.

Как объяснить данное понятие детям

Для детей объяснить несложно, используя простые понятия или преподнося все в виде сказки. Можно показать им простой схематический рисунок и рассказать в доступной форме о каждом изображенном процессе:

Вода, которую мы пьем, употребляют также растения с животными, ведь она содержит в себе много полезных веществ;
Вода живет в океане и реках, а также под землей;
Солнце сильно греет океан, и он начинает сердиться. Когда вода в чайнике долго стоит на огне, она тоже сердится и выходит через носик. Так и часть жидкости в океане превращается в пар;
В небе пар чувствует себя одиноко и сбивается в кучки. И получаются облака и тучи, которые летают над землей, гонимые ветром;
Солнышко ночью не греет, поэтому пар перестает сердиться и снова превращается в жидкость, которая выпадает из тучи на землю, где пополняет реки, впадающие в океан;
Все повторяется сначала.

Вывод

Объясняя круговорот воды в природе для детей, не стоит забывать о наглядных пособиях и использовать кипящий чайник, кубики льда и пар. Самое важное – показать, что жидкость — важный ресурс, и к ней необходимо относится бережно. В итоге, чтобы понять, усвоили дети урок или нет, стоит задать им вопрос «Что такое круговорот воды в мире?» и послушать их ответы. Если вы все хорошо объяснили, то получите правильный ответ.

Единство природных вод Земли требует рассмотрения подземных вод в их неразрывной связи и взаимодействии со всеми видами природных вод и с горными породами, в которых они формируются, накапливаются и передвигаются. Поэтому ниже изложены сведения о круговороте воды в природе, видах воды в горных породах и основных закономерностях их передвижения; рассмотрены виды подземных вод и основные свойства горных пород по отношению к воде.

Вода - одно из самых распространенных в природе веществ. Она встречается в парообразном, жидком и твердом состояниях во всех основных сферах Земли: в атмосфере (пары, облака, снег, град, дождь), гидросфере (океаны, моря, озера, реки, болота, ледники, снег), литосфере (подземные воды, пары, лед, связанная вода), биосфере (во всех живых организмах и растениях).

Общий объем воды в Мировом океане равен 1338 млн км 3 , количество наземных вод (со льдом) - 24,5 млн км 3 , в атмосфере содержится около 14 000 км 3 воды, а в горных породах земной коры - примерно 400 млн км 3 , причем на долю так называемой связанной воды, видимо, приходится основная их часть. Таким образом, всего на нашей планете (в океанах, на поверхности суши и в земной коре) имеется примерно 1,8 млрд км 3 воды. При этом доля пресных вод не превышает 2% (35 млн км 3).

Все виды воды взаимосвязаны друг с другом. Вода и ее фазовые состояния изучаются различными дисциплинами: парообразная вода - физикой и метеорологией, твердая (лед) - гляциологией и мерзлотоведением; жидкая поверхностная - океанологией и гидрологией, подземная - гидрогеологией.

Воды атмосферы, гидросферы и литосферы находятся в непрерывном взаимодействии и перемещении. Испаряясь с поверхности океанов, морей, озер, рек и других водоемов, а также с поверхности суши, вода в парообразном состоянии переходит в атмосферу, откуда при благоприятных условиях вновь выпадает на поверхность Земли в виде дождя, снега, града, составляя звенья общего круговорота воды на Земле, который является одним из самых грандиозных процессов, определяющих формирование поверхности Земли, обмен веществ и энергии.

Выпадающие на поверхность Земли атмосферные осадки частично стекают через реки в моря и океаны (поверхностный сток), частично просачиваются (инфильтруются) через почву, обеспечивая питание влагой растений и пополнение подземных вод, а частично снова испаряются в атмосферу. Подземные воды, в свою очередь, передвигаясь по пластам трещиноватых и пористых горных пород, поступают в поверхностные водотоки и водоемы (реки, озера, моря, океаны), обеспечивая их подземное питание, и таким образом снова вступают в общий круговорот воды в природе, начинающийся с испарения поверхностных вод.

В ходе круговорота постоянно возобновляются водные ресурсы в атмосфере, на поверхности Земли, в биосфере и верхней части литосферы. Так, в атмосфере в среднем содержится около 14 тыс. км 3 воды, преимущественно в виде пара. Однако благодаря постоянному пополнению атмосферной влаги путем испарения ежегодно на поверхность Земли выпадает 577 тыс. км 3 осадков.

Если перемещение влаги в атмосфере и на поверхности Земли совершается довольно быстро, то с глубиной водообмен существенно замедляется, однако и глубокие подземные воды участвуют в общем круговороте воды.

Процессы перехода воды из одной геосферы Земли в другую, составляющие общий круговорот воды в природе, слагаются из испарения (И), осадков (О), поверхностного ((? пов) и подземного ((? ПО дз) стоков.

Различают большой , малый и внутриматериковый, или местный, круговороты. При большом круговороте часть воды, испарившейся с водной поверхности океанов и морей, ветром переносится на сушу и там выпадает в виде осадков, которые затем расходуются на поверхностный и подземный стоки, а также на испарение. При малом круговороте вода, испарившаяся в пределах океанов и морей, выпадает здесь же. При внутриматериковом круговороте испарившаяся в пределах материков (с поверхности озер, болот, рек, с суши и при помощи растительности) вода вновь выпадает на материке.

На рис. 5.1 показаны общая схема круговорота воды в природе и отдельные его составляющие.

Определяющее влияние на переход воды из одного состояния в другое и ее перемещение из одной сферы Земли в другую, т.е. на развитие процессов круговорота воды в природе, оказывают климатические факторы. В формировании отдельных составляющих круговорота существенную роль играют геоморфологические, геолого-литологические, физико-географические и другие факторы, которые в значительной мере предопределяют поверхностный сток, инфильтрацию атмосферных осадков (т.е. их просачивание через почву в пористые и трещиноватые горные породы), испарение, транспирацию (испарение влаги растительностью), подземный сток и развитие других важных процессов. Поэтому при изучении гидрогеологических условий какого-либо района или месторождения важно учитывать климатические, геоморфологические, геолого-литологические, физико-географические и другие его особенности и условия, которые влияют на водный баланс изучаемого района.

Все атмосферные осадки разделяются на два типа: осадки, выпадающие на поверхность из облаков (дождь, град, снег, крупа), и осадки, образующиеся непосредственно на поверхности горных пород вследствие понижения температуры воздуха до точки росы (роса, иней, изморозь, гололед). Уравнение водного баланса в общем виде было предложено в 1884 г. А.И. Воейковым:

где Х 0 - среднее годовое количество атмосферных осадков в виде дождя, снега, инея или росы; У 0 - общий сток, т.е. часть осадков,

7 - осадки (о - снег, б - дождь); 2 - хорошо проницаемые породы; 3 - слабопроницаемые породы; 4 - непроницаемые породы

Рис. 5.1.

5 - источник; б - направление движения воды и водяных паров которая стекает поверхностным или подземным путем; Z 0 - часть осадков, которая расходуется на испарение и транспирацию (за вычетом конденсации).

Осадки. Систематические наблюдения за атмосферными осадками очень важны для народного хозяйства. С помощью приборов наблюдения проводятся с середины XIX в., в результате были установлены определенные закономерности - чередование водообильных лет (дожди, наводнения) с маловодными (засухи). Количество осадков измеряется толщиной слоя воды в миллиметрах в год и изменяется в широких пределах. Так, некоторые районы Индии получают 12 000-14 000 мм, а некоторые районы Чили - только 1 - 17 мм. Величина осадков сильно меняется и на территории России. Так, на Черноморском побережье Кавказа выпадает 1200-3000 мм осадков, в Москве - 500-600 мм.

В Нечерноземной зоне годовое количество осадков в среднем равно 400-600 мм, причем на питание подземных вод идет от 110 (верховья Волги и Западной Двины) до 20 мм (бассейн реки Нары - юго-восток Рязанской области). На европейской части выпадает 480-500 мм осадков в год, из них стекает 170-180 мм, остальная часть идет на испарение и снова включается во влагооборот или остается в почве (рис. 5.2).

Установлено, что влагооборот на юге России осуществляется 4 раза в год, а в целом на всей территории европейской части России - 2,5 раза в год (Кирюхин, Толстихин, 1987).

Испарение представляет собой переход вещества из жидкого или твердого состояния в парообразное. В год с поверхности океана в тропиках испаряется слой воды толщиной в 1,5 м, а в полярных странах - 0,5 м. Различают испарение и испаряемость. Испарение - это фактическая величина испарения с поверхности Земли, а испаряемость - максимально возможное испарение с водной поверхности при существующих метеорологических условиях. Обе эти величины подвержены суточным и годовым колебаниям: днем и летом они больше, чем ночью и зимой.

Испарение следует учитывать при решении вопросов оросительной и осушительной мелиорации. В тундре испарение составляет 70-120 мм, а испаряемость - 200-300 мм, в степи - соответственно 240-550 и 600-1100 мм, в пустыне - 50-100 и 1500- 2000 мм. Годовое испарение и испаряемость в засушливых районах больше годового количества осадков. Испарение влаги растениями называется транспирацией. При образовании 1 г растительной ткани испаряется 300-400 г воды. За вегетативный период травы и культурные растения испаряют с 1 га 229-254 мм, пшеница - 200-300 мм, хвойные деревья - 102-154 мм.

Рис. 5.2.

величина питания (мм/год): 7 - 110-80; 2 - 80-70; 3 - 70-60; 4 - 60-50;

5 - 50-40; 6 - 40-30; 7 - 30-20

Является основой существования жизни на Земле. Без воды жизнь невозможна в принципе, потому что при ее участии протекают все органические химические реакции. Поэтому все живое постоянно нуждается в чистой воде. А результатом большинства реакций становится вода грязная. Откуда же природа поставляет нескончаемые запасы чистой воды? Для этого и существует круговорот воды в природе.

Гидрологический цикл (а именно так по-научному называется круговорот воды в природе) – это непрерывное движение воды из гидросферы и с земной поверхности в атмосферу, и обратно. Движение обеспечивается четырьмя процессами: испарением, конденсацией, выпадением осадков и стоком вод. Выпавшие осадки частично снова испаряются и конденсируются, частично пополняют водоемы (или создают новые), а частично уходят под землю, образуя грунтовые воды.

Существует Большой круговорот воды в природе и еще два малых – океанический и континентальный. Большой круговорот воды в природе иначе называют Мировым. Над океаном собираются осадки, ветры несут их на континенты, там они выпадают и со стоком вновь возвращаются в океан. Так природа превращает соленую воду в пресную. Малый океанический круговорот происходит над океаном – он заключается в непрерывном испарении воды, конденсации, образовании осадков и выпадении их обратно в океан. Континентальный круговорот воды происходит точно так же, только над поверхностью суши. Кстати, океан теряет в процессе круговорота больше воды, нежели получает с осадками. А на суше ситуация обратная – воды выпадает намного больше, чем испаряется. Вся вода, когда-либо выпавшая на сушу в виде осадков, рано или поздно вернется в океан.

Как известно, наша Земля на три четверти покрыта водой. И большая часть этой воды – соленая. Существует три агрегатных состояния, в которых может находиться вода: жидкое, твердое и газообразное. От того, в каком из состояний пребывает вода, зависит скорость ее движения, а, следовательно, время, через которое совершается круговорот воды в природе. Пар быстро переносится ветром, конденсируется и выпадает в виде осадков. Вода, чтобы проделать этот путь, должна сначала испариться. А лед – еще и растаять.

Поэтому круговорот воды в природе в разных местах происходит с разной скоростью. Быстрее всего вода обновляется внутри живых организмов. Чтобы восстановить запас чистой воды внутри себя, человеку понадобится всего несколько часов. Печень и почки оперативно справляются с этой задачей. Поэтому можно сказать, что самый быстрый круговорот воды в природе происходит внутри ее ходящий, летающих и плавающих составляющих. А вот ледники полярных стран полностью обновляются лишь один раз в 9700 лет. Вода, содержащаяся в почве, очищается каждый год, а та, что в облаках – раз в восемь дней. Горный ледник полностью обновит свой состав за 1600 лет. Весь Мировой океан способен полностью очиститься за 2700 лет. Это очень долго. Поэтому следует понимать – чем больше мы загрязняем воду промышленными стоками, тем скорее рискуем столкнуться с тотальным дефицитом чистой пресной воды. Круговорот воды в природе сам не может справиться с темпами загрязнения планеты.

Всем со школьных лет известна схема круговорота воды в природе. На уроках биологии учитель рассказывал об этом процессе - вода, выпавшая в виде дождя, просачивается сквозь землю, затем выходит из земли в виде источников и стекает в реки, где, частично испаряясь по пути, достигает океанов. Из океанов она также испаряется и выпадает с дождями. Рассказывая, он показывал указкой на схему:

Насколько же просто и доступно на схеме визуализирован этот процесс. Без преувеличения, в классе его понимал даже не блистающий в биологии ученик. Насколько бы уменьшилось количество учащихся уяснивших суть круговорота воды, если бы учитель объяснял без схемы? Думаю, с первого раза материал не восприняли бы добрая треть учеников. Данный пример показывает, насколько важна для понимания любого процесса его визуализация, насколько она убыстряет восприятие подаваемой информации.

Разнообразие данных схем велико. Делая простой запрос «water cycle diagram» в Google, мы натыкаемся на огромное их множество:

Но это все схемы для детей и школьников. Что будет, если мы чуть изменим запрос, и поищем «hydrologic cycle diagram», чтобы все было серьезно и научно? Мы видим такую схему:

Как мы видим, создатель этой схемы, очень похожей на схемы, по которым учат школьников, очень видный ученый Kevin E. Trenberth, который возглавляет Отдел анализа климатических изменений Национального центра атмосферных исследований. Он был ведущим автором в 2001 и 2007 МГЭИК по научной оценке изменения климата (см. Четвертый оценочный доклад МГЭИК) и входит в состав Научно Руководящей группы программы по изменчивости и предсказуемости климата (CLIVAR). Кроме того, он входит в состав Объединенного научного комитета Всемирной программы исследований климата. Он стал почетным членом Королевского общества Новой Зеландии в 2000 году, получил в июле премию от Американского метеорологического общества и NCAR Distinguished Achievement Award в 2003 году.

Визуализированные таким способом схемы используют и достаточно известные ученые, признавая их очень важными для своей деятельности, понимания происходящих процессов, донесения понимания их сущности до людей.